煉鐵系統SO2排放及治理方法匯總

來自專欄鋼鐵精英

近期，國內多個省市地區鋼鐵政策強制限產，如唐山地區在7月10-31日在原來的基礎上限產30%，最高限產50%乃至全停。有朋友也提出熱風爐煙氣排放SO2也受到嚴格監控，對熱風爐操作提出了更加嚴格的要求。那麼SO2的來源主要有哪些？如何從源頭控制SO2入爐？如何降低SO2排放？小編帶您詳細了解。如您有進一步的需求或加入技術討論，請關注「鋼鐵精英」並加小編微信：xie215727208。

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1 鋼鐵企業SO2流程分布

鋼鐵企業生產過程中產生的SO2來源主要有兩個方面:一是礦石等含鐵原料中的S元素，二是煤、焦粉等固體燃料中的S元素．而SO2、H2S所存在的主體主要有3個:一是燒結工序產生的燒結煙氣，二是焦化工序產生的焦爐煤氣，三是高爐噴煤過程產生的高爐煤氣．

鋼鐵企業，特別是包含煉焦、燒結、煉鐵、鍊鋼、軋鋼等工序的長流程鋼鐵聯合企業，在生產過程中產生大量的SO2，其中燒結工序產生的SO2佔80%以上．按每平方米燒結機產生4000m3/h(標況)煙氣量算，1台360m2的燒結機平均每天產生的煙氣量為3．456×107m3(標況);若燒結煙氣中SO2平均濃度為1000mg/m3，則該台燒結機每天將產生SO234．56t，按燒結機年生產340d算，每年SO2產生量約為11800t．

除燒結工序產生SO2外，煉焦、煉鐵、鍊鋼等工序燃燒動力煤、焦爐煤氣、高爐煤氣也將產生SO2．

因此，在處理方法上，可以通過燒結低硫配礦、低硫燃料使用和燒結煙氣脫硫、燃料煤氣脫硫等措施降低SO2的排放量．

2 鋼鐵企業SO2監測

在線設備的監測原理大致相同，採用的都是紅外線吸收法。而環境監測室採用的定電位電解法和碘量法。

圖在線監測設備簡易工作流程

紅外線吸收法：

儀器定性分析是基於異核氣體分子對紅外線的特徵吸收，定量測量是基於Lambert-Beer吸收定律。二氧化硫對紅外光的吸收主要集中在波長為3.98μm和7.35μm的波段上，二氧化硫吸收紅外光譜後，紅外光譜的能量會降低。因為氣體吸收紅外光的能量與其濃度有關，所以可以根據二氧化硫對紅外光吸收後能量的變化程度來測量它的濃度。從下圖可知，SO2在3.98μm處存在一強烈的振動吸收峰。因此，當一定強度的3.98μm附近的窄帶紅外光通過含有SO2的混合氣時，按照光的吸收定律，光通過吸收介質時的透過率Ｔ呈指數形式減少。

圖二氧化硫歲波長變化的光響應曲線

定點位電解法：

抽取樣品進入主要有電解槽、電解液和電極（敏感電極、參比電極和對電極）組成的感測器。二氧化硫通過滲透膜擴散到敏感電極表面，在敏感電極上發生氧化反應：

SO2+2H2O→SO42-+4H++2e

由此產生極限擴散電流i，在規定的工作條件下，電子轉移數Z、法拉第常數F、氣體擴散面積S、擴散係數D和擴散層厚度δ均為常數，極限擴散電流i的大小與二氧化硫的濃度c成正比，所以可以由極限擴散電流i來測定二氧化硫濃度c。

i=(Z·F·S·D)/δ×c

碘量法：

煙氣中的SO2被氨基磺酸混合溶液吸收，用碘標準溶液滴定。按滴定量計算SO2濃度。

3 鋼鐵企業生產中的二氧化硫減排技術

3.1 循環流化床法

循環流化床法的主要原理是在脫硫塔內產生硫化狀態，煙氣進入塔後與消化後的生石灰發生反應，脫硫後的煙氣再進行除塵處理，然後由引風機從煙囪排出。除塵器下的物料還可以返迴流化床進行循環使用。

在流化床中按照一定比例加入石灰粉，使石灰粉與煙氣在硫化狀態下反覆反應生成亞硫酸鈣。此法還可以預留去除二惡英的介面，主要設備無需考慮防腐措施，使用干消石灰作為吸收劑。此法的主要脫硫劑是石灰，副產物有亞硫酸鈣和硫酸鈣。

優勢：系統阻力較小；對水和電能資源的消耗小，運行成本相對較低；塔體佔地面積小，投資相對較少。

劣勢：此工藝脫硫效率與濕法脫硫工藝相比較低；副產物成分相對複雜，處理、重複利用困難，利用率低。

3.2 活性炭吸附法

活性炭通過其強大的吸附能力，在脫除SOX 的同時，還可以吸附去除氮氧化物、二惡英等污染物。活性炭吸附法產生的副產物主要是硫酸或硫磺等，不會造成二次污染，如果可以加以利用，還可以再次創造價值。

優勢：無需消耗水資源；活性炭可再生利用；產生的副產物硫酸或硫磺等，無二次污染；脫硫效率相對較高；能源消耗小；除脫硫外還可以同時脫硝、去除二惡英、重金屬等。

劣勢：對硫的回收利用率低，條件和技術相對複雜；不適合低濃度煙氣；投資及運行管理費用高。

3.3 氨－硫銨法

氨－硫銨法的原理是用亞硫酸銨吸收液與煙氣中的SO2 反應，生成亞硫酸氫氨。

優勢：反應速度快、吸收效率高；副產物硫酸銨利用率高；能源消耗小，佔地面積相對較小。

劣勢：除塵系統需要考慮防腐設計；吸收劑的價格較高，運行成本高；不能夠在脫硫的同時去除重金屬、二惡英等污染物。

3.4 石灰石－石膏法

石灰石－石膏法屬於濕法脫硫，煙氣首先進入冷卻塔進行冷卻加濕，加濕後進入吸收塔，與塔內的石灰漿液反應，將二氧化硫脫除，向吸收塔內鼓入空氣，石灰漿液氧化後再經濃縮、脫水，可以生成純度較高的石膏。此法法技術成熟，脫硫效率高，副產物也可利用。

石灰石- 石膏法技術成熟、運行情況穩定，但副產物利用率低、沒有銷路，容易造成二次污染。

3.5 海水脫硫法

海水脫硫的技術是將海水直接作為脫硫劑的一種燒結煙氣脫硫新技術，不需要其他脫硫劑、不消耗淡水資源。此法不但能源消耗少，不需要淡水資源，而且不會產生其他廢棄物。

優勢：工藝流程簡單，佔地面積較小；脫硫利用天然海水，不需要消耗淡水資源，無二次污染；電能消耗少，投資和運行費用較低。

劣勢：只適合中、低濃度SO2 煙氣；建廠受到地域限制，只能在沿海地區建廠。

3.6 氧化鎂法

鎂法煙氣脫硫技術的主要原理是：二氧化硫溶於水生成亞硫酸溶液，氧化鎂與水反應生成的氫氧化鎂，然後兩者進行中和反應，反應生成亞硫酸鎂和硫酸鎂。

優勢：此法脫硫效率較高；過程中脫硫劑效果強，用量小，能耗低，運行和管理費用低；副產品回收再利用的價值高。

劣勢：雖然運行費用較低、但是一次性建廠投資高；適用範圍有限。

表燒結脫硫技術的對比

表已投產燒結煙氣脫硫方法（1）

表已投產燒結煙氣脫硫方法（2）

4 SO2對人體的危害作用簡介

二氧化硫（SO2）對上呼吸道黏膜有強烈的刺激用，可以引起喘鳴、氣短、咳嗽、咳痰等癥狀的發生。SO2 濃度的升高還可引起多個肺功能指標（第1 秒呼氣容積、最大呼氣流速、肺活量、用力呼氣容積等）的下降。國內外研究均表明，SO2 與支氣管炎、肺炎等多種呼吸系統疾病的發生密切相關。兒童處於生長發育期，其呼吸系統對空氣污染比較敏感，容易出現呼吸系統癥狀和疾病。

5 十三五期間SO2減排目標